(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ハウジング（２）を有する、排ガスターボチャージャのタービンハウジング（１）であって、この外側ハウジング内に、管形状の短管（１１）を有する内側ハウジング（３）と、排ガス装置へ通ずるアウトレット管（５）が設けられており、その際、アウトレット管（５）がシールリング（６）により管形状の短管（１１）と互いに移動可能に連結されている前記タービンハウジングにおいて、
シールリング（６）が、内側に向かって裏返されて、短管（１１）上にめくりあげられており、および内側ハウジングサポートリング（１６）が設けられており、この内側ハウジングサポートリングが、シールリング（６）を短管（１１）との連結箇所において取り囲んでおり、その際、シールリング（６）のアウトレット管（５）との連結箇所において、シールリング（６）がアウトレット管（５）上へとめくりあげられており、及びアウトレット管サポートリング（７）が、シールリング（６）を取り囲んで設けられていること、および内側ハウジングサポートリング（１６）及び／又はアウトレット管サポートリング（７）が、内側ハウジング（３）の方向に向かって広げられていることを特徴とする前記タービンハウジング。
【請求項２】
内側ハウジングサポートリング（１６）、シールリング（６）および短管（１１）が、材料的結合により互いに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のタービンハウジング。
【請求項３】
アウトレット管サポートリング（７）、アウトレット管（５）およびシールリング（６）が材料結合的に互いに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンハウジング。
【請求項４】
シールリング（６）のアウトレット管（５）との、及び／又は短管（１１）との連結箇所に、しまり嵌めが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項５】
シールリング（６）と内側ハウジングサポートリング（１６）との、及び／又はアウトレット管サポートリング（７）との連結箇所に、しまり嵌めが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項６】
内側ハウジング（３）が、アウトレット管（５）に対して、タービンホイール回転軸（１８）に関し軸方向及び半径方向に可動に支承されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項７】
シールリング（６）が、０．３ｍｍより薄い厚さ（Ｗ）、好ましくは０．２ｍｍより薄い厚さ（Ｗ）を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項８】
シールリング（６）が、ニッケルベースの合金から成ることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項９】
シールリング（６）が、二重壁に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の特徴に従う排ガスターボチャージャのタービンハウジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に、自動車に使用されるものは、効率を更に向上させ、これによって燃料消費を低減させるためにますます過給器によって過給されるように成ってきている。好ましくは、過給器として、ターボチャージャが使用される。その際、ターボチャージャと、特にターボチャージャハウジングは、極めて正確に各エンジンの性能特性に適合される。
【０００３】
ターボチャージャが、高い効率で動作することができるよう、ターボチャージャの各部材のクリアランスを保持することは、運転中及び前後において極めて重要である。それぞれの運転状態の間には、数百度に至る温度差が生じる。この温度差は、様々な部材及び使用される材料並びに材料厚さのもと、部材部材が互いにばらついた膨張をするという結果をもたらす。膨張の際に、クリアランスもまた変化するので、望まれていないブローバイがターボチャージャ無いに発生する恐れがある。これによってターボチャージャの効率が低下する。部材が、互いに異なる膨張を行うことによって接触するに至るということも同様にまた起こり得る。最悪の場合、部材が互いに腐食する。この腐食は、ターボチャージャの損傷または完全な故障をもたらす。
【０００４】
更に、自動車に用いられるあらゆる材料及びコンポーネントの重量削減も極めて重要である。この際、ターボチャージャの製造、特に薄板構造でのターボチャージャハウジングの製造は、特に重量面で最適化された排ガスターボチャージャを製造する可能性という観点に立っている。
【０００５】
排ガスターボチャージャの外側ハウジングは、通常、変形された薄板シェルから成る。この薄板シェルは、通常、熱的な接合過程によりベアリングフランジと溶接される。同様にベアリングフランジと連結されるのは、排ガスターボチャージャの内側ハウジングである。
【０００６】
通常、内側ハウジングは、ベアリングフランジに連結されるか、又は追加的にこれと材料結合的に連結される。しかしここで、異なる熱膨張係数によって接触が起こった場合、リークおよびこれに基づくブローバイが発生する可能性がある。材料結合的な連結の場合は、熱的な接合過程の熱影響区域が、形状的に及び材料技術的に、熱接合過程によって弱められる。この箇所において、極度の負荷のもとで、疲労断裂や亀裂形成が起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願第100 22 0 52 A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明の課題は、熱的に引き起こさる膨張が排ガスターボチャージャの構造によって相殺されるように、及び、熱負荷が部材の早期損傷に通じないよう、排ガスターボチャージャのシール性および耐久性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題は、請求項１に記載の特徴を有するタービンハウジングによって解決される。
【００１０】
本発明の有利な実施形は、従属請求項に記載される。
【００１１】
排ガスターボチャージャの本発明に係るタービンハウジングは、外側ハウジングを有し、この外側ハウジング内に、管形状の短管を有する内側ハウジングと、排ガス装置へと接続するアウトレット管が設けられており、その際、アウトレット管は、管形状の短管とは、相対的にスライド可能に、シールリングを介して連結されている。シールリングは、内側に向かって裏返され、及び短管上にめくりあげられ、その際内側ハウジングサポートリングが設けられ、この内側ハウジングサポートリングが、シールリングを、短管との連結箇所にで取り囲んでいる。
【００１２】
シールリングは、発明に従い以下のように設けられる、すなわち、シールリングが内側ハウジングをアウトレット管と接続し、及び内側ハウジングの内部空間及びアウトレット管の内部空間を外側ハウジングに対してシールする。これは発明の枠内で、チューブ状に形成されることもまた可能である。これによって特に、温度膨張の相殺が達成されるというメリットが生じるが、これはシールリングの弾性的変形によって実現される。同時に、シールリングは内側ハウジングの内部空間を、外側ハウジング及び内側ハウジングにより取り囲まれる空間に対して、ガス密にシールする。発明に従い裏返される、シールリングの実施形は、シールリングの弾性的配置を可能とする。発明に従うタービンハウジングは、シールリング、つまり、短管上に裏返されるシールリング、または前もって変形プロセスによって裏返され、そしてその後裏返された領域によって、短管上へとめくりあげられるシールリングによって製造されることが可能である。
【００１３】
さらに有利な実施形においては、内側ハウジングサポートリング、シールリング及び短管が材料結合的に互いに連結される。短管をシールリングに対して、またはシールリングを短管に対して確実に当接させることは、シールリングの裏返しての実施によって実現される。これらは追加的に内側ハウジングサポートリングによって強化されるので、内側ハウジングサポートリングは、締め付けリングであり、この締め付けリングが、シールリングと短管の間の連結箇所をさらに締め付ける。
【００１４】
さらに発明にしたがい、長期寿命に関し、シール性を更に高めるために、材料結合的な連結が追加的に行われる。材料結合的な接続とは、例えば接着接続、はんだ接続や、溶接などである。その際、材料結合的な接続は、発明の枠内で、排ガスと反対の側に設けられるので、接合部は高温の排ガス流にさらさせることが無い。これによって、接合部の周りに広がっている熱影響区域が高温の排ガス流にさらされないという利益もまた得られる。これは、タービンハウジング内部の、そのようにして形成された接続部の長期耐久性を高める。
【００１５】
更に有利な実施形では、シールリングのアウトレット管との連結箇所において、シールリングがアウトレット管上にめくりあげられ、及びストレット管サポートリングがシールリングを取り囲んで設けられる。これによって、シールリングのアウトレット管との連結に対して、シールリングの短管との連結と同様のメリットが得られる。本発明の枠内において、シールリングをアウトレット管上にめくりあげられること、及びアウトレット管とシールリングの間の連結が、追加的に、アウトレット管サポートリングによって、長期寿命に関するガス密性において更に高められるということも考えられる。
【００１６】
さらに有利な実施形においては、アウトレット管サポートリング、アウトレット管およびシールリングが材料結合的に互いに連結される。これによって、内側ハウジングサポートリング、シールリング及び短管の連結において生じるメリットと同様のものが生じる。
【００１７】
好ましくは、内側ハウジングサポートリング及び/又はアウトレット管サポートリングは、内側ハウジングの方に向かって広げられている。長期耐用性に関して、及びシールリングに薄い材料を使用するという観点のもと、相対移動または相対的スライド、及びこれに伴うシールリングの運動の際に、鋭いエッジ部がシールリングに当接することが無いというメリットが生じる。広げることによって、サポートリングとシールリングの間に負荷軽減間隙が形成され、これによって亀裂形成または材料が薄くなるということが防止され、よって、本発明に係るシールリングを有して形成される接続の長期耐用性が向上される。微小亀裂の形のリーク（漏れ）性やシールリング内部の疲労断裂は、よって発明に従い回避される。
【００１８】
本発明の枠内では、サポートリングの広がりとは、サポートリングがめくりあげられた端部を有することである。つまり、サポートリングは、当接領域にわたって一定の内径を有し、この内径がその後広げられた端部に向かって大きくなる。前記当接領域においては、これがシールリングをアウトレット管又は内側ハウジングと締め付けている。
【００１９】
好ましくは、シールリングのアウトレット管と、及び/又は短管との連結箇所に、しまり嵌めが形成される。しまり嵌めは、本発明の枠内でプレス嵌めであり、ここにおいてシールリングの内径が連結箇所においては基本的にアウトレット管の外形よりも、または連結箇所における短管の外径よりも小さい。よって、基本的には、シールリングとアウトレット管または短管の間のプレス嵌めが行われる。そのようにして形成された接続は、堅固なシートという観点、及び流体の密性という観点において極めて有利である。
【００２０】
さらに特別有利な実施形においては、シールリングの内部ハウジングサポートリングとの連結箇所及び/又はアウトレット管サポートリングとの連結箇所に、しまり嵌めが形成される。サポートリングは、これによって堅牢性のファクターを向上させ、このファクターでシールリングは短管にまたはアウトレット管にシートする。極めて薄い壁部のシールリングに関しては、サポートリングによって、連結領域に特に堅牢でガス密なシートが実現され、その際同時に、半径方向及び軸方向のスライド可能性に関するシールリングの高い柔軟性も実現される。
【００２１】
好ましくは内側ハウジングは、アウトレット管に対して、タービン回転軸に関する半径方向及び軸方向に可動に支承されている。これによって発明に従い、特に、内側ハウジングの、シールリングによる半径方向または軸方向の侵害が行われないというメリットが生ずる。排ガスターボチャージャの運転中におけるタービンホイールのこすれは、これによって回避される。さらにこれによって発明に従い、個々の部材の製造の際に発生する製造公差が補償さえるというメリットが生ずる。
【００２２】
さらに有利な実施形においては、シールリングは、０．３ｍｍより薄い厚さ、好ましくは０．２ｍｍより薄い厚さを有する。これによって、全システムが、内燃機関のコールドスタートという観点でエミッション値を低下させるというメリットが生ずる。極めて薄い部材厚さによって、部材中に少ない熱侵入のみが行われるということが補償され、よって改善された触媒始動過程が補償される。排ガスターボチャージャに後接続される、触媒または前排ガス後処理ユニットは、よって迅速に作動温度に至り、よって内燃機関のエミッション値は下がる。排ガスターボチャージャの前システム中では、よって本発明の枠内で、０．１ｍｍよりも薄い厚さの部材が、好ましくは使用される。
【００２３】
シールリングは、自由な材料選択によって広い利用スペクトルに対して適合されることが可能である。例えばここで、金属のまたは軽金属の材料が使用されることが考えられる。繊維強化材料ももまた考えられるし、又は、GFK/CFK材料、若しくはセラミックパートを有する材料も考え得る。好ましくは、ニッケルベースの合金のシールリングが使用され、シールリングを極めて薄いハウジング厚さに形成する。
【００２４】
さらに有利な実施形においてはシールリングは二重壁式に形成される。これは、シールリングが二つの壁層から成るという意味である。壁層の間には、空気の空間が形成され、この空間が更なる隔絶をもたらす。本発明の枠内で、ハイブリッド部材として形成されるシールリングが使用されることも考えられる。つまり両壁層は、上述した異なる材料から成る。
【００２５】
本発明の更なるメリット、特徴、特性及び観点は、以下に続く説明より生ずる。有利な実施形は、簡略的にしめされる図に表されている。これらは本発明の簡単な理解の為に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】発明に係るタービンハウジングのカット図。
【図２】アウトレット管と短管をシールリングを介して本発明に従い接続する様子の詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
繰り返しの説明が、簡単のため省略されていたとしても、説明中、同様の部材または類似の部材には同一の符号が使用されている。
【００２８】
図１は、排ガスターボチャージャの発明に従うタービンハウジング１を示す。タービンハウジング１は、外側ハウジング2及び内側ハウジング３から成る。内側ハウジング３または外側ハウジング２に接して、アウトレット管５を有するアウトレットフランジ４が設けられている。アウトレット管５は、その際、内側ハウジング３の方向に向かっている。アウトレットフランジ４は、ここでは詳細に図示されていない、タービンハウジング１に後続する排ガス装置との連結の為に使用される。アウトレット管５は、シールリング６を介して内側ハウジング３と接続されている。シールリング６は、アウトレット管５上へと押し込まれている。シールリング６及びアウトレット管５の連結箇所は、追加的にアウトレット管サポートリング７を有しており、これがシールリング６を取り囲んでいる。より良好な連結のため、シールリング６、アウトレット管サポートリング７およびアウトレット管５は、接合部８によって、たがに材料結合的に連結されている。アウトレット管サポートリング７は、内部ハウジング３の方へ向かって、その内径を広げている。シールリング６とアウトレット管５の間、及びアウトレット管サポートリング７の間には、連結領域１０が形成されている。この連結領域中では、コンポーネントがぴったりと当接している。
【００２９】
シールリング６は、その他方の側で、内側ハウジング３の短管１１に接触するに至るよう設けられいている。シールリング６は、その際、アウトレット管５との連結領域１０から出発して、裏返された推移を有している。裏返し部１２において、シールリング６は、約１８０度の角度で以下のように形成されている、つまり短管１１と当接する部分１３が、シールリング６のベースボディ領域１４に対してある間隔で推移するよう形成されている。シールリング６の短管１１との当接領域１５において、シールリング６もまた基本的にぴったりと当接している。
【００３０】
シールリング６は、当接領域１５において更に内側ハウジングサポートリング１６によって取り囲まれている。内側ハウジングサポートリング１６は、その内径１７を内側ハウジング３の方に向かって広げている。当接領域１５において、内側ハウジングサポートリング１６は、これが基本的にぴったりとシールリング６と当接するよう形成されている。シールリング６は、断面において、基本的にＪの字の形状の推移を有している。
【００３１】
タービンホイール回転軸１８に関しては、シールリング６によって、タービンホイール回転軸１８の方向の弾性Ｅａと、タービンホイール回転軸１８の半径方向の弾性Ｅｒが可能となる。内側ハウジング３は、これによって半径方向にも軸方向にも熱膨張することができ、その際、これが内側ハウジング３とアウトレットフランジ４の間で接触することは無い。
【００３２】
図２は、アウトレット管５と短管１１の発明に従う連結の詳細を示す。アウトレット管５は、その際、端部領域１９に丸め部２０を有している。これによって、シールリング６のスライドが、アウトレット管５の端部領域１９と関連して、こすれる影響や亀裂形成に係る影響を引き起こさないということも補償される。発明に係る連結の長期耐用性は、よって高められる。
【００３３】
アウトレット管サポートリング７の丸め部２１も同様に形成されている。この丸め部２１は、アウトレット管サポートリング７の広げられた内径１７によってもたらされる。内側ハウジングサポートリング１６もまた、丸め部２２を有している。この丸め部は、内側ハウジングサポートリング１６の広げられた内径８によって形成されている。長期耐用性に関して、良好なシートの為に、内側ハウジングサポートリング１６、シールリング６、及び短管１１は、追加的な接合部２３によって材料結合的に連結されている。接合部２３は、排ガス流方向Ａの外側で、シートしている。
【００３４】
その結果、接合部２３および接合部２３を取り囲む熱影響区域２４は、高温かつ高コロージョン性の要素を含む排ガス流に直接さらされることが無い。間隔ａが、その際、半径方向の弾性移動を可能とし、シールリング６のベースボディ領域１４が、軸方向の弾性移動可能性を、それぞれここでは詳細に図示されていないタービンホイール回転軸に関して可能とする。シールリング６は、好ましくは、その全推移にわたって厚さＷを有している。
【符号の説明】
【００３５】
1 -  タービンハウジング
2 -  外側ハウジング
3 -  内側ハウジング
4 -  アウトレットフランジ
5 -  アウトレット管
6 -  シールリング
7 -  アウトレット管サポートリング
8 -  ７への接合部
9 -  ７の内径
10 - 連結領域
11 - 短管
12 - 裏返し部
13 - １１における６への部分
14 - ６のベースボディ領域
15 - 当接領域
16 - 内側ハウジングサポートリング
17 - １６の内径
18 - タービンホイール回転軸
19 - ５の端部領域
20 - 19の丸め部
21 - ７の丸め部
22 - １６の丸め部
23 - 接合部
24 - 熱影響区域
a -  間隔
Ea -   軸方向の弾性
Er - 半径方向の弾性
A -  排ガス流方向
W -  厚さ
【図１】
0005531159.tif 000002
【図２】
0005531159.tif 000003